DE69100186T2

DE69100186T2 - Chips breaker.

Info

Publication number: DE69100186T2
Application number: DE91100772T
Authority: DE
Inventors: Ronald J Porter
Original assignee: Sierra Machinery Inc
Current assignee: Sierra Machinery Inc
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1991-01-22
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2011-01-23
Also published as: ATE91930T1; HK63394A; KR100206613B1; US5090628A; JPH0755438B2; JPH0516055A; KR910015354A; DE69100186D1; EP0441170A1; EP0441170B1

Abstract

A device for skiving and roller burnishing a workpiece (6) including a cutter (8) and a chip crusher (14) for crushing strings of chips (10). The crusher is positioned beneath the cutter such that low pressure coolant directs the chips from the end (12) of the workpiece and cutter directly into the crusher. The crusher includes rolls (26, 28) having a plurality of teeth (30) for pulling the strings of chips through the crusher. <IMAGE>

Description

Device for carrying out skiving operations

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Durchführen von Wälzschälvorgängen und zum Zerkleinern der Späne, die beim Wälzschälvorgang geformt werden, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der Zusamenfassung der SU-706-197 bekannt.The present invention relates to a device for performing skiving operations and for crushing the chips formed during the skiving operation, according to the features of the preamble of claim 1. Such a device is known from the abstract of SU-706-197.

Wälzschälwerkzeuge werden üblicherweise benutzt, um sorgfältig kleine Mengen von Material von der Innenwand eines zylindrischen Loches zu schneiden. Das Wälzschälwerkzeug schneidet oder schabt erst eine kleine Menge von Material ab, normalerweise zwischen 0,508 und 1,016 mm (0,020 und 0,040 inch) im Durchmesser aus dem Loch, und dann poliert ein Rollkörperpolierwerkzeug das Loch zu einer glatten Oberflächenausführung.Power skiving tools are commonly used to carefully cut small amounts of material from the inside wall of a cylindrical hole. The power skiving tool first cuts or shaves a small amount of material, typically between 0.508 and 1.016 mm (0.020 and 0.040 inches) in diameter, from the hole, and then a roller polishing tool polishes the hole to a smooth surface finish.

Während Wälzschälvorgängen wird Verschnitt in Form von "Spänen" erzeugt. Diese Späne kommen in Form von langen flachen streifenförmigen Bändern oder kleinen Teilen vor. Sie können sich miteinander verwirren oder sich um den Späneförderer wickeln, was es schwierig macht, sie durch den Späneförderer von der Maschine zu beseitigen. Es ist für Spänebänder üblich, sich in den Ausgangskammern der Vorrichtung anzusammeln, was in überladung, Verklemmen oder Beschädigung des Förderers resultiert.During skiving operations, waste is generated in the form of "chips". These chips come in the form of long flat strip-like ribbons or small pieces. They can become tangled with each other or wrapped around the chip conveyor, making them difficult to remove from the machine by the chip conveyor. It is common for chip ribbons to accumulate in the exit chambers of the device, resulting in overloading, jamming or damage to the conveyor.

Es ist normalerweise nötig, manuelle Eingreife durchzuführen, um die Spänebänder von dem Förderer in einen Container zu befördern. Um dieses Handanlegen an die Spänebänder zu verhindern, sind einige Wälzschälwerkzeuge und Rollkörperpoliervorrichtungen entworfen worden, um Späne zu erzeugen, die einen kleinen Querschnitt und eine kleine Länge aufweisen, durch Verwenden von verschieden großen auswechselbaren Karbidspanbrechern. Dieses ist ein bedeutender Nachteil, wenn Werkstücke, wie z.B. Hydraulikzylinder mit Ölaufnahmelöchern, bearbeitet werden. Die kleinen Späne können in diese Öffnung eindringen und dann in den Rollkörper oder in die Schmierkissen auf dem Wälzschäl-Rollkörperpolierwerkzeug fallen, folglich wird eine Beschädigung an beidem, dem Werkzeug und dem Werkstück, verursacht. Wenn dies geschieht, ist das Werkstück unbrauchbar. Also ist ein viel höherer Kühlmitteldruck erforderlich, um die kleinen Späne vom Werkzeug und vom Werkstück zu entfernen.It is usually necessary to perform manual intervention to transfer the chip belts from the conveyor into a container. To avoid this manual intervention on the chip belts, some skiving tools and roller polishing devices have been designed to produce chips that have a small cross-section and have a small length by using different sized replaceable carbide chip breakers. This is a significant disadvantage when machining workpieces such as hydraulic cylinders with oil receiving holes. The small chips can enter this hole and then fall into the roller or the lubrication pads on the skiving roller polishing tool, thus causing damage to both the tool and the workpiece. If this happens, the workpiece is unusable. So a much higher coolant pressure is required to remove the small chips from the tool and the workpiece.

In einigen Wälzschäl- und Rollkörperpoliervorrichtungen, wie z.B. durch die Anmelderin der vorliegenden Erfindung verwendet, ist die Wälzschäl- und Rollkörperpoliervorrichtung so gestaltet, um eine größere Masse bis zu 0,5 inch am Durchmesser in einer schnelleren Geschwindigkeit als andere Schneidvorrichtungen zu schneiden, während weiterhin die präzise Bearbeitung bezüglich Wälzschälen und Rollkörperpolieren beibehalten wird. Es ist jedoch üblich, Späne in den Wälzschäl- und Rollkörperpoliervorrichtungen der Anmelderin zu erzeugen, die eine flache bandförmige Struktur, größere Oberfläche und einen Umfang von 9,525 bis 18,54 mm (0,375 - 0,730 inch) Breite und 0,254 - 0,381 mm (0,010 - 0,015 inch) Dicke aufweisen. Somit müssen die von der Vorrichtung der Anmelderin erzeugten Späne in der Form von langen Bändern sein, welche nicht einfach durch einen Karbidspanbrecher gebrochen werden können.In some skiving and rolling polishing devices, such as used by the assignee of the present invention, the skiving and rolling polishing device is designed to cut a larger mass up to 0.5 inch in diameter at a faster rate than other cutting devices while still maintaining precise machining for skiving and rolling polishing. However, it is common to produce chips in the assignee's skiving and rolling polishing devices that have a flat ribbon-like structure, larger surface area, and a circumference of 9.525 to 18.54 mm (0.375 - 0.730 inch) wide and 0.254 - 0.381 mm (0.010 - 0.015 inch) thick. Thus, the chips produced by the applicant's device must be in the form of long ribbons which cannot be easily broken by a carbide chip breaker.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Wälzschäl- und Rollkörperpoliervorrichtung zum Erzeugen von langen, schweren Spanbändern gerichtet. Durch Bereitstellen einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sind die langen Spanbänder einfach zu handhaben, und Rückzüge wie vorhergehend aufgetreten werden vermieden. Der Brecher ist angrenzend unterhalb des Schneidgeräts angeordnet. In dieser Weise werden die langen Spanbänder von dem Werkstück durch Kühlmittel niedrigen Drucks direkt in den Brecher gespült. Nach dem Zerkleinern werden die Späne einfach entlang eines Förderers zu einem Sammelbehälter zum Halten der zerkleinerten Späne bewegt.The present invention is directed to a skiving and rolling body polishing apparatus for producing long, heavy chip bands. By providing an apparatus according to claim 1, the long chip bands are easy to handle and pullbacks as previously occurred are avoided. The breaker is arranged adjacently below the cutter. In this way, the long chip bands are flushed from the workpiece by low pressure coolant directly into the breaker. After After shredding, the chips are simply moved along a conveyor to a collection container to hold the shredded chips.

In der bevorzugten Ausfüurungsform umfaßt der Brecher Rollen zum Zerkleinern der Späne. Zähne mit einer Lippe und einer Nut sind auf jeder Seite der Rollen geformt. Die Späne werden durch die Lippen in den Nuten gefangen, so daß, wenn die Rollen drehen, die Späne erfaßt und von dem Werkstück und Polierwerkzeug weg und durch den Brecher gezogen werden.In the preferred embodiment, the crusher includes rollers for crushing the chips. Teeth with a lip and a groove are formed on each side of the rollers. The chips are caught by the lips in the grooves so that as the rollers rotate, the chips are captured and drawn away from the workpiece and polishing tool and through the crusher.

Wenn die Späne von dem Schneidgerät ausgeladen werden, werden sie durch eine Laderutsche für Späne in den Brecher geleitet. Die Laderutsche für Späne erstreckt sich zwischen dem äußeren Ende des Werkstücks und dem Eingang des Brechers. Eine Ablenkvorrichtung führt die Späne in den Brecher. Sie ist bevorzugt beabstandet von dem Brecher gegenüber dem Werkstück angeordnet und nach oben von dem Brecher in Richtung des Schneidgeräts abgewinkelt.As the chips are unloaded from the cutter, they are directed into the crusher through a chip loading chute. The chip loading chute extends between the outer end of the workpiece and the entrance to the crusher. A deflector guides the chips into the crusher. It is preferably spaced from the crusher opposite the workpiece and angled upward from the crusher toward the cutter.

Ein Motor treibt den Brecher an. In der bevorzugten Ausführungsform ist ein programmierbares Steuergerät mit einem Stromabtastrelais verbunden, das in Reihe mit dem Motor zum Abtasten von Spitzenstrom und zum Weiter leiten der Daten zum Schnellstoppen oder Umkehren der Vorrichtung verkabelt ist, wobei der Brecher vor Beschädigung geschützt ist.A motor drives the crusher. In the preferred embodiment, a programmable controller is connected to a current sensing relay wired in series with the motor to sense peak current and relay the data to quickly stop or reverse the device while protecting the crusher from damage.

In der vorliegenden Erfindung ist manuelles Eingreifen, um die Masse von Spänen von dem Spanförderer zum Brecher zu bewegen, verhindert, wodurch eine Hauptgefahr für den Maschinenbediener beseitigt ist. Zusätzlich resultiert, weil eine Kontrolle der Spanart nicht länger notwendig ist, um die Verstellbarkeit von Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl des Werkzeugs in einer maximalen Standzeit des Werkzeugs und der Fähigkeit, einen weiten Bereich von 0berflächenbeschaffenheiten herzustellen. Der Stromverbrauch gegenüber vorhergehenden Konstruktionen ist verkleinert, weil vom Brecher kleine Mengen von Spänen gleichmäßig über einen Bereich konstant herangezogen und verkleinert werden, im Gegensatz zum Aufnehmen einer großen Menge von Spänen zu einem Zeitpunkt. Die erzeugten Späne sind dünner als die vorher im Stand der Technik erzeugten und weisen eine größere Oberfläche auf, die dem Kühlmittel ermöglicht, effektiver zu wirken. Der erforderliche Kühlmitteldruck zum Wegspülen der Späne ist beträchtlich auf zwischen 68,94757 und 689,4757 N/m² (10 und 100 psi) gesenkt, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Leckagen durch Kühlmittel hohen Drucks vermindert und eine sichere Umwelt garantiert ist. Darüber hinaus verhindern längere Spanbänder den Eintritt in Öffnungen des Werkstücks, wodurch die Werkstücke, die durch Vorrichtungen aus dem Stand der Technik hergestellt werden, unbrauchbar sind.In the present invention, manual intervention to move the mass of chips from the chip conveyor to the crusher is eliminated, thereby eliminating a major hazard to the machine operator. In addition, because control of the chip type is no longer necessary, the adjustability of feed rate and tool speed results in maximum tool life and the ability to produce a wide range of surface finishes. Power consumption is reduced over previous designs because small quantities of chips are removed from the crusher. are constantly drawn in and reduced in size evenly over an area, as opposed to picking up a large amount of chips at one time. The chips produced are thinner than those previously produced in the prior art and have a larger surface area, allowing the coolant to work more effectively. The coolant pressure required to flush the chips away is significantly reduced to between 10 and 100 psi (68.94757 and 689.4757 N/m²), reducing the likelihood of leaks from high pressure coolant and ensuring a safe environment. In addition, longer chip bands prevent entry into openings in the workpiece, rendering workpieces produced by prior art devices unusable.

Short description of the drawings.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht der vorliegenden Erfindung;Fig. 1 is a front view of the present invention;

Fig. 2 ist eine Endansicht;Fig. 2 is an end view;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Zerkleinerungszahns, entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2 geschnitten; undFig. 3 is an enlarged view of a crushing tooth, taken along line 3-3 of Fig. 2; and

Fig. 4 ist eine Draufsicht davon.Fig. 4 is a plan view thereof.

Description of the preferred embodiment.

Nun bezugnehmend auf Fig. 1 wird der Gesamtaufbau der Wälzschälund Rollkörperpoliervorrichtung 2 unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Bohrstange 4 bewegt sich durch ein Werkstück 6, so daß ein Schneidgerät 8 die Innenwand des Werkstücks 6 wälzschält. Spänebänder 10 fließen durch bis zum Ende 12 des Werkstücks 6 und werden zu dem Brecher 14 gezogen. Brecher 14 ist angrenzend unterhalb des Endes 12 des Werkstücks angeordnet und als ein integrierter Teil der Wälzschäl- und Rollkörperpoliervorrichtung ausgebildet. Vom Zerkleinerer 14 werden Späne 10 entlang dem Förderer 16 zu einem Behälter 18 bewegt, wie in Fig. 3 zu sehen. Eine Spanladerutsche 10 ist unterhalb des Schneidegeräts 8 zwischen dem Ende 12 des Werkstücks 6 und dem Brecher 14 angeordnet, wobei die Späne 10 gehalten und in den Brecher 14 geführt werden. Die Späne 10 verlassen das Ende 12 des Werkstücks 6 während des Wälzschälvorgangs. Eine Ablenkplatte 22 ist seitlich vom Schneidgerät 8 angrenzend an und über dem Brecher 14 angeordnet, wobei die Späne 10 in den Brecher 14 geführt werden. Ein Kühlmittel 24 mit niedrigerem Druck spült die Späne 10 in den Brecher 14, um den Ziehvorgang des Brechers 14 zu starten. Durch Herstellen von langen Spänebändern 10 wird ein dünner, leichter Span erzeugt, der eine vergrößerte Oberfläche aufweist, die effektiver von dem Kühlmittel 24 beauf schlagt werden kann. Der erforderliche Kühlmitteldurck, um die Späne 10 in Richtung des Endes 12 des Werkstücks 6 zu bewegen, ist auf bis zu zwischen 10 und 100 psi vermindert.Referring now to Fig. 1, the overall structure of the skiving and rolling body polishing apparatus 2 will be described with reference to Fig. 1. Boring bar 4 moves through a workpiece 6 so that a cutter 8 skives the inner wall of the workpiece 6. Chip bands 10 flow through to the end 12 of the workpiece 6 and are drawn to the crusher 14. Crusher 14 is arranged adjacent below the end 12 of the workpiece and is formed as an integral part of the skiving and rolling body polishing apparatus. From the crusher 14, chips 10 are fed along the conveyor 16 to a container 18 as seen in Fig. 3. A chip loading chute 10 is arranged below the cutter 8 between the end 12 of the workpiece 6 and the crusher 14, wherein the chips 10 are held and guided into the crusher 14. The chips 10 exit the end 12 of the workpiece 6 during the skiving operation. A baffle 22 is arranged laterally of the cutter 8 adjacent to and above the crusher 14, wherein the chips 10 are guided into the crusher 14. A lower pressure coolant 24 flushes the chips 10 into the crusher 14 to start the pulling operation of the crusher 14. By producing long ribbons of chips 10, a thin, lightweight chip is produced which has an increased surface area which can be more effectively acted upon by the coolant 24. The coolant pressure required to move the chips 10 toward the end 12 of the workpiece 6 is reduced to between 10 and 100 psi.

Nun Fig. 2 zugewandt, umfaßt der Brecher 14 einen Antriebsmotor 15 zum Drehen der Rollen 26, 28. Die Rollen 26, 28 ergreifen die Späne 10, wenn die Rollen sich entsprechend in die Richtung der Pfeile A, B drehen. Jede Rolle 26 weist mehrere Zähne 30 zum Ergreifen und Ziehen der Späne 10 in den Brecher 14 zum Zerreißen auf. Die Zähne 30, wie am besten in Fig. 3 zu sehen, umfassen eine lange, hochgebogene Lippe 32, die sich nach unten von den Rollen 26, 28 in Richtung der Drehung der Rollen erstreckt. Eine Nut 34 ist zwischen der Lippe 32 und den unteren Randbereich 36 der Rollen 26, 28 geformt. Wenn Späne 10 erzeugt und vom Werkstück 6 entfernt werden, werden sie von den Nuten 34 ergriffen und zu dem Brecher 14 direkt von dem Werkstück gezogen. Nach dem Zerkleinern verfolgen die Späne 10 ihren Weg auf dem Förderer 16 und in den Behälter 18.Turning now to Fig. 2, the crusher 14 includes a drive motor 15 for rotating the rollers 26, 28. The rollers 26, 28 grip the chips 10 as the rollers rotate in the direction of the arrows A, B, respectively. Each roller 26 includes a plurality of teeth 30 for gripping and pulling the chips 10 into the crusher 14 for shredding. The teeth 30, as best seen in Fig. 3, include a long, upturned lip 32 extending downwardly from the rollers 26, 28 in the direction of rotation of the rollers. A groove 34 is formed between the lip 32 and the lower edge portion 36 of the rollers 26, 28. As chips 10 are generated and removed from the workpiece 6, they are grabbed by the grooves 34 and drawn to the crusher 14 directly from the workpiece. After crushing, the chips 10 follow their path on the conveyor 16 and into the container 18.

Der Antriebsmotor 13 umfaßt ein Spitzenstrom-Abtastrelais 38, das in Reihe mit dem Antriebsmotor angeordnet ist. Die programmierbare Steuereinheit kann schnell den Arbeitsvorgang des Brechers 14 stoppen, falls Zähne 30 die Späne 10 zu gewaltsam für die Bearbeitungsbedingungen wegziehen. Zusätzlich schützt das Spitzenstromabatastrelais 38 den Brecher 14 vor Beschädigung, sollten Fremdkörper, wie z.B. große Feststoffe, in diesen eingeführt werden.The drive motor 13 includes a peak current sensing relay 38 arranged in series with the drive motor. The programmable control unit can quickly stop the operation of the crusher 14 if teeth 30 crush the chips 10 too violently for the processing conditions. In addition, the peak current sensing relay 38 protects the crusher 14 from damage if foreign objects, such as large solids, are introduced into it.

Die Arbeitsweise der Wälzschäl- und Rollkörperpoliervorrichtung wird nun beschrieben. Werkstück 6 wird in Position gebracht, so daß seine Innenfläche die Bohrstange 4 und das Schneidgerät 8 für den Wälzschälvorgang aufnimmt. Die Späne 10 verlassen das Ende 12 des Werkstücks 6 und werden über die Spanladerutsche 20 zum Brecher 14 gezogen. Kühlmittel 14 mit niedrigem Druck spült die Späne 10 in Richtung der Ablenkplatte 22 und in die Rollen 26, 28 des Brechers 14, um den Ziehvorgang des Brechers zu starten. Späne 10 werden durch den Zahn 30 zerkleinert und verlassen den Brecher 14 über den Förderer 16 in den Behälter 18.The operation of the skiving and roller burnishing device will now be described. Workpiece 6 is positioned so that its inner surface receives the boring bar 4 and cutter 8 for the skiving operation. Chips 10 exit the end 12 of workpiece 6 and are drawn via chip loading chute 20 to crusher 14. Low pressure coolant 14 flushes chips 10 toward baffle 22 and into rollers 26, 28 of crusher 14 to start the crusher's pulling action. Chips 10 are crushed by tooth 30 and exit crusher 14 via conveyor 16 into bin 18.

Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein programmierbares Steuergerät zum Bereitstellen eines Spitzenstromabtastrelais in Reihe mit dem Motor umfaßt, können andere Charakteristiken der Vorrichtung kontrolliert werden. Eine alternative Spanzuführeinrichtung könnte eingesetzt werden, solange der Brecher angrenzend mit dem Ende des Werkstücks und dem Schneidgerät angeordnet ist. Diese Erfindung wurde mit Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben.Although one embodiment of the present invention includes a programmable controller for providing a peak current sensing relay in series with the motor, other characteristics of the device may be controlled. An alternative chip feeder could be used as long as the breaker is positioned adjacent the end of the workpiece and the cutter. This invention has been described with reference to the preferred embodiment.

Claims

1. Apparatus for carrying out skiving operations in a hollow cylinder and for crushing the chips formed by the skiving operation, comprising a cutting device (8) for carrying out the skiving operations inside the hollow cylinder (6), the chip bands (10) being discharged at the open end of the hollow cylinder (6), and a crusher (14) for crushing the chip bands (10), characterized in that the crusher (14) is formed as an integral part of the apparatus and is arranged adjacent to and below the open end (12) of the hollow cylinder (6) to receive the chip bands (10) from the cutting device (8),

wherein guide means (20, 22) are arranged directly behind the open end (12) of the hollow cylinder (6) for receiving and guiding the chip bands (10) from the open end (12) of the hollow cylinder (6) to the crusher (14),

and wherein gripping means (30) are formed in the crusher (14) for grasping the chip bands (10) from the cutting device and for pulling the chip bands (10) through the crusher (14) and transport means (16) for moving the crushed chips (10) from the crusher (14) to a container (18).

2. Device according to claim 1, wherein the cutting device (8) has means for spraying coolant at low pressure, wherein the coolant flowing from the end of the hollow cylinder (6) guides the chip bands (10) into the crusher (14).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the crusher (14) comprises crushing rollers (26) and wherein the gripping device (30) comprises teeth arranged on the crushing rollers (26) for gripping the chips (10) from the cutting device (8) when the rollers (26) rotate.

4. Device according to claim 3, wherein the teeth (30) each comprise a lip (36) and a groove (34) for gripping the chips (10).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized by a motor (15) for rotating the rollers (26, 28) and with a programmable control device which controls the motor (15) for sensing peak current of the motor in order to limit the tractive force on the chips (10).

6. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the guide device (20, 22) comprises a chute (20) for guiding the chips (10) from the end (12) of the hollow cylinder (6) into the crusher (14).

7. Device according to claim 6, wherein the guide device (20, 22) comprises an inclined deflection plate (22) for deflecting long chip bands (10) into the crusher (14).

8. Device according to claim 7, characterized in that the baffle plate (22) forms a unitary part of the chute (20).

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the transport device (16) comprises a conveyor.